声明:本篇文章只是个人知识盲区、知识弱点、重点部分的归纳总结,望各位大佬不喜勿喷。
电压和电流
(1)电流:载流子(电子或空穴等)的定向移动形成电流。
设在dt时间内通过导线横截面的电量为dq,则通过该界面的电流(current)i 为: i = dq/dt。
电流的国际单位为:安培(A)
(2)电压:单位正电荷从电路中的一点移动到另一点,电场力所做的功称为前一点对后一点的电压。
设电场力将电量dq的正电荷从A点移动到B点所做的功为dWab,则电压(voltage)Uab为:Uab = dWab/dq。
电压的国际单位为:伏特(V)
Uab = -Uba
(3)电动势:所谓电动势(electromotive force)是指电源内部的非静电力对正电荷做功,使其从负极移动到正极是形成的电位差。即电源两端的电动势是电源负极到电源正极的电位升。
电动势的单位与电压的单位相同。
(ps):电动势和电压是性质截然不同的两个概念。
电动势描述的是电源内部性质的物理量,表示电源负极到电源正极的电位生,干电池内部的电动势永远为正值。
电压是指电路元件(包括电源)上的电位降,可能是正值也可能是负值。
端口(port)
(1)如果从电路的两个端钮看进去,满足式 i = - i’。则这两个端钮被称为一个端口(port)。
(2)许多电路元件都只有两个接线端(称为两接线端元件或二端元件),但还有一些元件,他们与外界进行交互的接线端多于两个(称之为多接线端原件或多端元件)。
常见的二端元件:电阻、独立电源、二极管、电感和电容等。
常见的多端元件:受控电源、晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、理想运算放大器和理想变压器等。
二端口网络:与外部电路有两个端口相连的网络被称为二端口网络(two-port network)。
参考方向
(1)二端元件上的电流和电压的参考方向是可以任意指定的。如果考虑这两个参考方向之间的关系,则存在两种情况,分别为关联参考方向和非关联参考方向。
(2)关联参考方向:电流参考方向从电压参考方向的正端指向负端。
(3)非关联参考方向:电流参考方向从电压参考方向的负端只想正端。
(ps):参考方向并不是实际方向,只是人为设定的。
电路模型
电路模型的建立
(1)1826年欧姆提出用电阻来描述导体中电压与电流的关系。
u = f(i)
如果为线性关系,则称其为线性电阻R。在关联参考方向下u-i关系式(欧姆定律)为 u = Ri。
(2)1832年亨利提出用电感来描述线圈中磁链与电流的关系。
Ψ = f(i)
如果为线性关系,则称其为线性电感L。关系式为 Ψ = Li。
根据法拉第电磁感应定律(e=-(dΨ)/(dt))可知,u-i关联参考方向下,对线性电感有
uL = L(diL/dt)。
(3)1778年伏打提出用电容来描述导体间电荷与电压的关系。
q = f(u)
如果为线性关系,则称其为线性电容C。关系式为q = Cu。
根据电流的定义,u-i关联参考方向下,对线性电容
ic = C(duc/dt)
R,L,C称为电路基本模型。
电路用于信号处理
信号是消息的表现形式。
如果一个信号在时间轴上的取值是连续的,则称其为连续信号(continuous signal)。否则称其为离线信号(discrete signal)。如果离散信号的取值是连续的,则称其为抽样信号(sample signal)。否则称之为数字信号(digital signal)。时间和取值均为连续的信号成为模拟信号(analog sinal)。
电压和电流都可以作为信号的载体。